汇编 | 易学教程

一、介绍

汇编语言是一种面向机器的低级程序设计语言
汇编语言以助记符形式表示每一条计算机指令
- 助记符是便于人们记忆、并能描述指令功能和指令操作数的符号
- 助记符一般就是表明指令功能的英语单词或其缩写
- ```
MOV AX , 30H
ADD AX , 50H
MOV [2100H] , BX
HLT
```
汇编语言的主要特点：
- 汇编语言程序与处理器指令系统密切相关
- 程序员可直接、有效的控制硬件系统
- 形成的可执行文件运行速度快、占用主存容量少
汇编语言程序中可以出现不同进制的数，但一定要有标识字母加以区别
数据的组织形式：位(bit)、字节(Byte)、字(Word)、双字(Dword)
无论是数据还是指令在计算机中都是以二进制形式存放的
无符号整数——所有有效位都当作数值处理，当然这样的数全部都是正数，故不保留符号位，常用于表示地址，或运算中表示计数值等
ASCII编码——在内存中使用一个字节(8位二进制数)存放一个字符(它的ASCII码)，最高位没用(写0).在通信过程中最高位有时用于奇偶校验
- 数码0~9：30H~39H
- 大写字母A~Z：41H~5AH
- 小写字母a~z：61H~7AH
- 空格：20H
带符号数的表示方法——采用补码表示法(补码存储、补码运算)
与、或、异或、非运算

二、计算机硬件相关知识

1、硬件

中央处理单元CPU
- 控制器、运算器、寄存器
存储器
- 主存储器：RAM和ROM
- 辅助存储器：磁盘、光盘、U盘
外部设备
- 输入设备和输出设备

2、软件

系统软件
应用软件

3、寄存器、存储器地址、端口(I/O地址)

AX BX CX DX SI DI BP SP（16位）
EAX EBX ECX EDX ESI EDI EBP ESP（32位）
存储器是由大量存储单元组成，需要用编号区别每个单元：编号=地址
存储器地址是存储器中存储单元的编号
每个存储单元存放一个字节量的数据，一个字节B(Byte)=8个二进制位数b(bit)
采用十六进制数来表示地址
- 存储器地址表示为：00000H~FFFFFH
- 其中大写H(或小写h）表示十六进制数
I/O接口电路由接口寄存器组成，需要用编号区别各个寄存器：编号=地址
I/O地址是接口电路中寄存器的编号

DATA SEGMENT
    ...
DATA ENDS

CODE SEGMENT
         ASSUME ...
START:
    ...
    ...
CODE ENDS
          END START

数据寄存器用来存放计算的结果和操作数，也可以存放地址
每个寄存器又有他们各自的专用目的
- EAX——累加器，使用频度最高，用于算数、逻辑运算以及与外设传送信息等
- EBX——基址寄存器，常用作存放存储器地址
- ECX——计数器，作为循环和串操作等指令中的隐含计数器
- EDX——数据寄存器，常用来存放双字长数据的高16位，或存放外设端口地址
变址寄存器常用于存储器寻址时提供的地址
- ESI是源变址寄存器
- EDI是目的变址寄存器
指针寄存器用于寻址内存堆栈内的数据
- ESP为堆栈指针寄存器，指示栈顶的偏移地址，不能再用于其他目的，具有专用目的
- EBP为基址指针寄存器，表示数据在堆栈段中的基地址
ESI和EDI在串操作指令有特殊用法
ESP和EBP寄存器与SS段寄存器联合使用确定堆栈段中的存储单元地址
堆栈(Stack)
- 堆栈是主存中一个特殊区域
- 它采用先进后出FILO或后进先出LIFO的原则进行存取操作，而不是随机存取操作的方式
- 堆栈通常由处理器自动维持
- 在80X86中，由堆栈段寄存器SS和堆栈指针寄存器ESP共同指示
指令指针EIP
- 指令指针寄存器EIP，指示代码段中指令的偏移地址
- 它与代码段寄存器CS联用，确定下一条指令的物理地址
- 计算机通过CS:EIP寄存器来看你告知指令序列的执行流程
- EIP寄存器是一个专用寄存器
  - 　程序连续自动执行的关键
标志寄存器
- 标志(EFlag)用于反映指令执行结果或控制指令执行形式
- 8086处理器的各种标志形成了一个16位的标志寄存器FLAGS(程序状态字PSW寄存器)

15···12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 OF DF IF TF SF ZF AF PF CF

- 状态标志——用来记录程序运行结果的状态信息，许多指令的执行都将相应的设置它

CF ZF SF PF OF AF

- 控制标志——可由程序根据需要用指令设置，用于控制处理器执行指令的方式

DF IF TF

- 进位标志CF——当运算结果的最高有效位有进位(加法)或借位(减法)时，进位标志置1，即CF=1；否则CF=0
- 零标志ZF——若运算结果为0，则ZF=1，否则ZF=0
- 溢出标志OF——若算术运算的结果有溢出，则OF=1，否则OF=0
- 符号标志SF——运算结果最高位为1，则SF=1；否则SF=0
  - 有符号数据用最高有效位表示数据的符号，所以最高有效位就是符号标志的状态
- 奇偶标志PF——当运算结果最低字节中"1"的个数为零或偶数时，PF=1;否则PF=0
  - PF标志仅反映"1"的个数是偶或奇
- 方向标志DF——用于串操作指令，控制地址的变化方向
  - 设置DF=0，存储器地址自动增加
  - 设置DF=1，存储器地址自动减少
- 中断允许标志IF——用于控制外部可屏蔽中断是否可以被处理器响应
  - 设置IF=1，则允许(开)中断
  - 设置IF=0，则禁止(关)中断
  - CLI指令复位中断标志：IF=0
  - STI指令置位中断标志：IF=1
- 陷阱标志TF——用于控制处理器进入单步操作方式
  - 设置TF=0，处理器正常工作
  - 设置TF=1，处理器单步执行指令
  - 单步执行指令——处理器在每条指令执行结束时，便产生一个编号为1的内部中断，这种内部中断称为单步中断，所以TF也称为单步标志
    - 利用单步中断可对程序进行逐条指令的调试
    - 这种诸条指令调试程序的方法就是单步调试

判断溢出：双符号位法
3AH+7CH                 AAH+7CH
0 0011 1010             1 1010 1010
0 0111 1100             0 0111 1100
————————————           ——————————————
0 1011 0110             0 0010 0110
符号位不同OF=1         符号相同OF=0
CF=0                        CF=1

- 溢出和进位
  - 进位标志表示无符号数运算结果是否超出范围，超出范围后运算结果不正确
  - 溢出标志表示有符号数运算结果是否超出范围，超出范围后运算结果不正确
  - 处理器对两个操作数进行运算时，按照无符号数求得结果，并相应设置进位标志CF；同时，根据是否超出有符号数的范围设置溢出标志OF
  - 应该利用哪个标志，则由程序员来决定。也就是说，如果将参加运算的操作数认为是无符号数，就应该关心进位；认为是有符号数，则要注意是否溢出
段寄存器
- CS——代码段寄存器
- DS——数据段寄存器
- ES——附加数据段寄存器
- SS——堆栈段寄存器

4、内存组织结构

计算机中信息的单位
- 二进制位Bit：存储一位二进制数：0或1
- 字节Byte：8个二进制位，D₇~D₀
- 字Word：16位，2个字节，D₁₅~D₀
- 双字DWord：32位，4个字节，D₃₁~D₀
最低有效位LSB：数据的最低位，D₀位
最高有效位MSB：数据的最高位，对应字节、字、双字分别指D₇、D₁₅、D₃₁位
存储器需要利用地址区别
- 每个存储单元都有一个编号；被称为存储器地址(以字节为单位编制)
- 每个存储单元存放一个字节的内容(8位二进制数)
多字节数据存放方式
- 多字节数据在存储器中占连续的多个存储单元
- 存放：低字节存入低地址，高字节存入高地址
- 表达：用低地址表示多字节数据占据的地址空间
物理地址和逻辑地址
- 每个物理存储单元有一个唯一的20位编号，即物理地址：00000H~FFFFFH
- 分段后用户编程时，采用逻辑地址：段基地址：段内偏移地址
段寄存器的作用(8086有4个16位段寄存器，每个段寄存器确定一个逻辑段的起始地址，每种逻辑段均有各自的用途)
- CS——指明代码段的起始地址
  - 代码段寄存器CS存放代码段的段地址
  - 指令指针寄存器IP指示下条指令的偏移地址
  - 处理器利用CS:IP取得下一条要执行的指令
- SS——指明堆栈段的起始地址
  - 堆栈段确定堆栈所在的主存区域
  - 堆栈段寄存器SS存放堆栈段的段地址
  - 堆栈指针寄存器SP指示堆栈栈顶的偏移地址
  - 处理器利用SS：SP操作堆栈顶的数据
- DS——指明数据段的起始地址
  - 数据段存放运行程序所用的数据
  - 数据段寄存器DS存放数据段的段地址
  - 各种主存寻址方式(有效地址EA)得到存储器中操作数的偏移地址
  - 处理器利用DS:EA存取数据段中的地址
- ES——指明附加段的起始地址
  - 附加段是附加的数据段，也用于数据的保存
  - 附加段寄存器ES存放附加段的段地址
  - 各种主存寻址方式(有效地址EA)得到存储器中操作数的偏移地址
  - 处理器利用ES:EA存取附加段中的数据
  - 串操作指令将附加段作为其目的操作数的存放区域
如何分配各个逻辑段
- 程序的指令序列必须安排在代码段
- 程序使用的堆栈一定在堆栈段
- 程序中的数据默认是安排在数据段，也经常安排在附加段，尤其是串操作的目的区必须是附加段
- 数据的存放比较灵活，实际上可以存放在任何一种逻辑段中
段超越前缀指令
- 没有指明时，一般的数据访问在DS段；使用BP访问主存，则在SS段
- 默认的情况允许改变，需要使用段超越前缀指令